[發明專利]一種從頭肩的三維掃描原始數據中自動提取臉部區域的方法

有效

• 申請號: 200710071537.7
• 申請日: 2007-09-25
• 公開（公告）號: CN101131729A
• 公開（公告）日: 2008-02-27
• 發明（設計）人: 潘綱;王躍明;吳朝暉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06T5/00;G06K9/46
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及一種頭肩三維掃描原始數據中臉部區域的自動提取方法，尤其涉及一種以高斯曲率和連通片搜索組合為核心技術、從三維掃描原始數據中自動地提取臉部核心區域的方法。

背景技術

隨著三維采集技術的發展，三維數據正逐漸成為繼聲音、圖像和視頻之后的第四種多媒體數據類型，特別是三維人臉模型，在互聯網、家庭娛樂、計算機動畫、影視娛樂和安全監控等方面具有廣泛的應用前景。大部分應用需要的三維人臉數據是正面人臉的核心區域。

但是，現有的三維人臉數據采集設備獲取的人臉數據不僅包含人臉正面區域，還包含除人臉之外的周邊區域，如頸部、肩部、頭發等區域。這些區域形狀不穩定，屬于局外的干擾信息，影響大多數應用的效果和準確性。采用人工方法去除局外信息會導致應用無法自動化，在某些情況下缺乏實用性(如安全監控中的人臉識別)。已有的自動切割技術要求二維圖像的協助，難以直接用于三維人臉模型。

發明內容

本發明提供一種基于曲率和連通片搜索的、全自動的臉部區域提取方法，主要解決的是大型三維人臉應用中頭肩三維掃描原始數據的自動預處理問題。

一種從頭肩的三維掃描原始數據中自動提取臉部區域的方法，其步驟如下：

(1)、三維人臉的曲面重構：采用子分網格的思想，對原始的三維頭肩數據(坐標點集)構建分段光滑的三角形網格曲面；

(2)、高斯曲率的計算：在曲面重構得到的三角形網格數據上計算每個頂點的離散高斯曲率；

(3)、人臉區域提取：(這一步分三個小步驟完成)

首先是連通片的計算：基于第2步計算的高斯曲率，按一定的閾值將原始三維人臉數據分割成多個連通片；

其次是粗略的人臉區域選擇：在分割的連通片中，按一定規則選擇包含人臉核心區域最大的連通片作為人臉區域的粗略計算結果；

最后是人臉區域的精確提取：借助粗略選擇的連通片和原始的三維人臉數據，切割出精確的臉部核心區域。

步驟(1)中所述的子分網格的方法，包括網格拓撲估計、網格優化和分段光滑曲面優化三步驟。

步驟(2)中采用的高斯曲率的計算方法是對連續曲面上高斯曲率的計算的一個近似，采用下面的公式：

$\underset{A}{\∫\∫}\mathrm{KdA}=2\mathrm{\π}-\underset{i=0}{\overset{n-1}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\α}}_i---\left(1\right)$